چکیده در این پژوهش به بررسی نظری پیرامون اکتیویته مذاب های آلومیناتی پرداخته شده است. برای این مقصود، انواع مدل های ارائه شده در زمینه ی اکتیویته محلول ها جمع آوری و بررسی گردید. تا کنون رفتار ترمودینامیکی مذاب های آلومیناتی بررسی نشده اند. لذا با انتخاب مدل ارائه شده توسط مسون برای مذاب های آلومیناتی، مدلی جدید ریاضی ارائه شد. همانند فرضیات مدل مسون برای سیلیکات ها، در مورد مذاب های آلومینایی نیز محلول ایده آل فرض شد و ثوابت تعادل برای تمام واکنش های پلیمری شدن آنیون ها برابر در نظر گرفته شده است.در این مدل به مطالعه فرایند های منجر به تولید آنیون های آلومیناتی و بررسی غلظت آن ها در مذاب پرداخته شده است و خواص ترمودینامیکی اولیه از جمله اکتیویته ترکیبات، مشخص و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در اینجا با در نظر گرفتن معادلات تعادلی واکنش ها و موازنه جرم اجزاء تشکیل دهنده سیستم، دستگاه معادلات مربوطه نوشته شد و این معادلات از روش محاسباتی لونبرگ-مارکوات توسط نرم افزار matlab حل عددی شدند. طبق نتایج پیش بینی شده توسط مدل ریاضی بدست آمده غلظت آنیون های آلومیناتی بر حسب کسر مولی آلومینا ترسیم شدند. آنیون غالب در ثابت تعادل های مختلف بررسی گردید و همچنین مشخص گردید که طول زنجیرها با افزایش ثابت تعادل (کاهش دما) افزایش می یابد که نشان از افزایش ویسکوزیته با افزایش ثابت تعادل (کاهش دما) دارد. غلظت آنیون اکسیژن در مذاب، سیری نزولی تا حدود صفر از خود نشان داد که دلیلی بر مصرف اکسیژن در محیط است. همچنین طبق نظریه تمکین اکتیویته اکسید فلزی از بررسی غلظت آنیون اکسیژن حاصل می شود که بنابر آن اکتیویته اکسید نیز بررسی شد. منحنی اکتیویته تجربیal2o3-mno بررسی و با اطلاعات حاصل از این پژوهش مطابقت داده شد. منحنی تئوری و تجربی روندی یکسان از خود نشان می دهند اگرچه بر هم منطبق نمی باشند. مدل ارائه شده در این پژوهش با نظریه مسون و نتایج حاصل از آن در مذاب های سیلیکاتی مقایسه شد و نقاط ضعف تئوری مسون جهت بهینه سازی مدل، با در نظر گرفتن قانون بقای جرم بررسی گردید و منحنی-های توزیع آنیونی اصلاح گردید که در مدل مسون لحاظ نشده است. واژگان کلیدی: مدل ریاضی، مذاب های آلومیناتی، اکتیویته، تئوری مسون

استخراج فلز مولیبدن به دلیل و کاربرد آن در صنایع مختلف، اهمیت خاصی دارد. از آنجا که منابع مولیبدن محدود و کم عیار می باشند از روش های هیدرومتالورژی می توان برای استخراج آن کمک گرفت. یکی از فرایندهای مهم هیدرومتالورژیکی در استخراج فلزات نادر استخراج حلالی می باشد. این فرایند برای برخی فلزات نادر نظیر اورانیوم و پالادیوم اصلی ترین روش استخراج و برای فلزاتی دیگر مانند مس ونیکل نیز کاربرد دارد. در استخراج حلالی ابتدا یون های فلز مورد نظر توسط فاز آلی انتخاب شده و سپس درمرحله بازیابی فاز آلی بارارد شده در مرحله استخراج توسط حلال مناسب تخلیه می شود. این فرایند به منظور تغلیظ ، خالص سازی یا هردو مورد توجه می باشد. فاز آلی مورد نظر در این پژوهش، lix984n می باشد که بیشتر برای استخراج مس ونیکل مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج مطلوبی در استخراج و بازیابی این فلزات گزارش شده است. این فاز آلی از قدرت استخراج وانتخاب کنندگی بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر در ابتدا برای بهبود استخراج و کاهش ویسکوزیته، فاز آلی lix984n را با رقیق کننده کروزن(نفت سفید) به غلظت های مورد نظر رسانده شد. سپس پارامترهای ترمودینامیکی شامل ph، غلظت فاز آلی، دما و آنتالپی در مرحله استخراج، همچنین نمودار مک کیب استخراج و در مرحله بازیابی عوامل مختلف بازیابی و غلظت آنها مورد بررسی قرار گرفته شد. در مرحله استخراج، مقادیر ph در محدوده2/0- تا 3 انتخاب شد. نتایج نشان داد با افزایش ph در محدوده 2/0- تا 5/0 درصد استخراج افزایش یافته و مقدار بهینه استخراج در محدوده 5/0 تا 2 بدست آمد، در این محدوده، مقدار استخراج به 90% می رسد و در نهایت با افزایش ph از 2 تا 3 استخراج کاهش می یابد. علاوه بر این غلظت فاز آلی از 5 تا 30 % حجمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش غلظت فاز آلی تا غلظت 10% حجمی، استخراج افزایش یافته و با افزایش بیشتر غلظت، تغییرات محسوسی در استخراج صورت نمی گیرد. جهت بررسی تاثیر دما، تغییرات دماهای 30 تا 60 درجه سانتیگراد بر درصد استخراج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی تغییرات دما نشان می دهد که با افزایش دما استخراج افزایش یافته و بیشترین حد آن به 96% می رسد. علاوه بر این، با توجه به تغییرات دما، آنتالپی محاسبه شده 1/60 کیلوژول بر مول می باشدکه نشان دهنده گرماگیر بودن واکنش استخراج مولیبدن می باشد. برای بررسی تعداد مراحل استخراج، نمودار مک کیب در شرایط دمای ثابت 30 درجه سانتیگراد و نسبت فاز آلی به آبی 1:1 رسم شد. با بررسی نمودار مک کیب رسم شده، دو مرحله برای استخراج کامل مولیبدن با lix984n پیش بینی شد. در مرحله بازیابی مولیبدن، تاثیرعوامل مختلف نظیر آمونیوم، کربنات آمونیوم و کلرید آمونیوم و همچنین تاثیر تغییرات غلظت آنها بر بازیابی بررسی شد. در بین این عوامل، مخلوط آمونیوم وکربنات آمونیوم با غلظت 5/2 مولار، بیشترین مقدار بازیابی تا حد 85% ، حاصل شد. درنتیجه شرایط استخراج بهینه با مقادیر ph حدود 5/0 تا 2 حاصل می شود و در دومرحله استخراج مولیبدن کامل شد. برای بازیابی فاز آلی مخلوط آمونیوم و کربنات آمونیوم مناسب می باشد.

چکیده حضور فلزات سنگین در پسماند و فاضلاب های روان یکی از مشکلات اساسی است که باعث بروز مشکلات شده و بر روی سلامتی انسان، جانداران موجود در آن اقلیم و گیاهان تاثیر می گذارد. حذف فلزات سنگین به وسیله فرآیند جذب و رسوب دهی به عنوان سازوکارهای عمومی کاهش آسیب ناشی از فلزات سنگین مورد توجه است. در این پژوهش امکان ارزیابی حذف یون های pb2+، cd2+ وni2+ از محلول های آبی به وسیله نانو بلورک های هیدروکسی آپاتیت بررسی شد. همچنین تاثیر عامل های فرآیند جذب مانند غلظت اولیه یون، جرم جاذب، دما، اندازه بلورک ها و ph مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه یون مورد بررسی، دما و همچنین ph ظرفیت جذب افزایش یافته و با افزایش اندازه بلورک ها و جرم ماده جاذب، ظرفیت جذب یون های pb2+، cd2+ وni2+ توسط هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین کاهش می یابد. همچنین دیده شد که اطلاعات تعادلی جذب به دست آمده، از مدل لانگمیر بهتر از مدل های فرندلیش و dkr پیروی می کنند و بیشینه ظرفیت جذب به دست آمده به وسیله مدل تک دمای جذب لانگمیر به ترتیب برای pb2+، cd2+ وni2+ برابر با 286/714، 857/142 و 170/46 میلی گرم بر گرم است. تک دما جذب لانگمیر رسم شده نشان داد که مقدار فلز سنگین جذب شده بر روی نانو بلورک های هیدروکسی آپاتیت به صورت pb2+> cd2+> ni2+ کاهش می یابد. عامل های گوناگون ترمودینامیک، چون ?g° ،?h° و ?s° محاسبه شد. عامل های ترمودینامیکی اندازه گیری شده در سیستم جذب در نظر گرفته شده، نشان داد که برای تمام یون ها فرآیند جذب به صورت طبیعی خودبخود و گرماگیر می باشد. این پژوهش نشان داد که هیدروکسی آپاتیت نانو بلورین می تواند به عنوان یک جاذب موثر و دوست دار محیط زیست برای حذف فلزات سنگین دو ظرفیتی سرب، کادمیم و نیکل از محلول های آبی مورد استفاده قرار گیرد.

در این تحقیق با استفاده از یک روش میکروامولسیون (مایسل معکوس) جدید، نانوذرات اسپینل فریت کبالت با خاصیت مغناطیس سخت به فرمول cofe2o4 سنتز شد. در مرحله بعد با تغییر استوکیومتری ترکیب، نانوذرات co(1+2x) fe(2-2x) o4 به ازای x=0 ,0.25 ,0.5 ,0.75 ,1 سنتز شده و با استفاده از پراش اشعه ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و مغناطیس سنج نیروی گرادیانی متناوب (agfm) مشخصه یابی شدند. در مرحله آخر، مدلهای ساختاری مواد با استفاده از نرم افزار سه بعدی ساز، طراحی شده و با نتایج حاصل از مشخصه یابی نمونه ها مقایسه گردید. فریت کبالت یک اکسید فلزی مخلوط با خواص مغناطیسی و الکتریکی شناخته شده بوده و دارای ساختار اسپینل معکوس می باشد. چنانچه این ترکیب در ابعاد نانو تولید شود، خواص مغناطیسی ویژه ای پیدا کرده و کاربردهای خاص و ویژه ای نیز بدست می آورد. به جهت کنترل مناسب بر روی ابعاد نانوذرات و توزیع آنها، از فرآیند میکروامولسیون (مایسل معکوس) استفاده شد. روش میکروامولسیون روشی جذاب با قابلیت کنترل بالا بر اندازه ذرات و یکنواختی ذرات می باشد. هر چند این روش در مقایسه با سایر روشهای سنتز نانوذرات از هزینه و پیچیدگی بالاتری برخوردار است، اما بدلیل محاسن خاص آن مورد توجه محققین می باشد. در مرحله اول با آزمایش بر روی 10 سیستم میکروامولسیون مختلف، یک سیستم بهینه انتخاب شده و به عنوان قالب برای سنتز نانوذرات مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله دوم نانوذرات فریت کبالت در این سیستم سنتز گردید. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که تک فاز اسپینل فریت کبالت سنتز شده است، عکس های میکروسکوب الکترونی روبشی و نتیجه آنالیز تصویری آنها با استفاده از نرم افزار imageyg نشان داد که نانوذرات تک حوزه با توزیع باریک و یکنواختی در محدوده nm 50-20 سنتز شده است (اندازه بحرانی تک حوزه (d_sd) برای فریت کبالت حدود 70 نانومتر می باشد). نتایج مغناطیس سنجی نشان داد که کورسیویتی پودر حاصل oe 500 و مغناطش اشباع آن در حدود emu/g 60 می باشد که نشان دهنده تشکیل مغناطیس سخت می باشد. در مرحله سوم با تغییر استوکیومتری، ترکیب co(1+2x) fe(2-2x) o4 با گام های x=0 ,0.25 ,0.5 ,0.75 ,1 سنتز گردید. نتایج پراش اشعه ایکس، جابجایی پیک های ترکیب را در هر مرحله نشان داد. با تغییر استوکیومتری، اتم های آهن جای خود را به اتم های کبالت داده و ضمن ایجاد اعوجاج در شبکه که منجر به کاهش اندازه بلورک ها تا x=0.5 و افزایش دوباره آن می گردد، پارامتر شبکه مطابق با قانون ویگارد کاهش می یابد. مقایسه نتایج لوپ هیسترزیس نشان داد که با افزایش جایگزینی اتم های آهن توسط کبالت، خواص مغناطیسی رفته رفته کاهش یافته و آنالیز داده ها نشان داد این رفتار تا حدی خطی می باشد. در مرحله آخر مدل ساختاری مواد سنتز شده و نیز تغییرات ساختاری با تغییر استوکیومتری در co(1+2x) fe(2-2x) o4 توسط نرم افزار autodesk 3d studio max مدل سازی شده و با نتایج حاصل از مشخصه یابی نمونه ها مقایسه گردید.

تعیین اکتیویته اجزای حل شده در محلول سرباره، که عمدتا محلول های سیلیکاتی را تشکیل می دهند، در محاسبات متالورژیکی از اهمیت بسیاری برخوردار است. از آنجا که رفتار این محلول ها از پیچیدگی های بسیاری برخوردار است، سعی شده است با ارایه مدل های ریاضی و مطالعه فرایندهای منجر به تولید این محلولها، خواص ترمودینامیکی اولیه ترکیبات مشخص و مورد ارزیابی قرار گیرند. مدل های متفاوتی برای بیان اکتیویته محلول های چندتایی و سرباره ها ارایه شده است. در پروژه حاضر مدل های مختلف ارایه شده توسط محققین مختلف جمع آوری و مورد بررسی قرار گرفته اند و در نهایت یک مدل جدید بر اساس معادلات مدل مسون، با حذف نقاط ضعف آن ارایه شده است. در مدل جدید با در نظر گرفتن معادلات تعادلی واکنش ها و موازنه جرم اجزای تشکیل دهنده، دستگاه معادلات مربوطه آماده شده و در ادامه به حل معادلات مربوطه پرداخته شد. مدل بدست آمده با اطلاعات و نمودارهای تجربی موجود، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این مدل نشان داد، مسون در محاسبات خود قانون بقای جرم را در نظر نگرفته است و علاوه بر پیش بینی اشتباه توزیع آنیون های سیلیکاتی، مدل مسون از دقت پایینی در محاسبات خود برخوردار است.

فلز وانادیوم به دلیل دارا بودن خواص ویژه، کاربرد وسیعی در صنایع از جمله فولادسازی دارد. از آنجائیکه به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود، بازیابی آن از مواد و ترکیبات مختلفی انجام می شود و در این میان استخراج حلالی به عنوان یک روش موثر در بالا بردن خلوص وانادیوم حاصل از فرایند لیچینگ مطرح است. به این منظور از حلال آلی toa به همراه اصلاح کننده اکتانول استفاده شد. در این روش ابتدا حلال آلی استخراج کننده با فاز آبی اسید سولفوریک در شرایط مختلف تماس داده شد و پس از جذب پروتون اسید توسط حلال آلی، کمپلکس حاصل به عنوان استخراج کننده با فاز آبی شامل وانادیوم تماس داده شد و تعویض آنیونی بین آنیونهای وانادیوم و کمپلکس فوق صورت گرفت. در مرحله پروتونه شدن تقریبا واکنش در دقیقه اول و در مرحله استخراج وانادیوم در 5 دقیقه اول انجام می گرفت. پس از بررسی تاثیر غلظت اکتانول به عنوان اصلاح کننده معلوم شد اکتانول صرفا مانع تشکیل فاز سوم شده و در استخراج نقشی ندارد. اما با افزایش غلظت استخراج کننده، درصد استخراج افزایش می یابد. هر دو واکنش پروتونه شدن و استخراج وانادیوم گرمازا بوده و با افزایش گرما میزان استخراج کاهش می یابد. به علاوه در بخش جذب پروتون، آب همراه اسید جذب فاز آلی شده تعداد مولهای آن محاسبه شده است.